DP型机载大功率18脉冲不对称自耦变压整流器

摘要：随着机载用电设备功率容量的加大，传统的不控整流电路会导致网侧电流谐波含量高，对飞机电网干扰严重。多脉冲整流器以其可靠性高、效率高、过载能力强、结构简单等显著优点，在航空领域有着广阔的应用前景。此处对DP型不对称18脉冲自耦变压整流器工作原理、自耦变压器等效容量、输入电流特性等进行详细分析，完成了额定功率25 kW样机的设计和试验。
关键词：自耦变压器；多脉冲整流器；功率因数；谐波

1 引言
随着航空电子设备的发展，对电力电子变换器提出较高要求，变压整流器应保证在宽变频输入条件下，满足总谐波畸变率(THD)低，功率因数高的要求。结合GJB181-86对THD的要求，选取DP型不对称18脉冲自耦变压整流器，相较文献选用的D型不对称18脉冲自耦变压整流器而言，该变压器等效容量更小，体积和重量得以有效减小。通过对整流器工作原理、变压器等效容量、输入电流特性等进行分析，完成25 kW 18脉冲自耦变压整流器电路参数设计及试验。结果表明，DP型不对称18脉冲自耦变压整流器能有效降低输入电路谐波含量，提高系统功率因数，且自身体积和重量都均得到合理控制，具有广阔的应用前景。

2 工作原理
2．1 DP型不对称18脉冲整流技术
图1为提出的自耦变压整流器电路。

在实际电路中，由于LC滤波作用，总输入电流THD会小于此理论分析值。

2．3 变压器等效容量分析
在一个交流周期内，整流器输出电压为18脉波，所以整流器输出电压为：

由式(7)与式(12)可得：PT=0．28UdId。可知，DP型不对称18脉冲自耦变压器的等效容量为输出功率的0．28倍，采用此种自耦变压器可有效减少变压器的容量，从而减小其体积、重量。
2．4 变压器匝数关系推导
由主相电压(ua，ub，uc)和线电压(ualbt，ublcf，uclaf等)产生另外两组辅三相电压。令：

其中，每个电压均为电压有效值，通过各相电压、各线电压的有效值和相位计算可得各绕组匝比关系如下：
Nsl／Np=0．746，Ns2／Np=0．389 (14)

3 试验结果
设计了一台总功率25 kW DP型不对称18脉冲自耦变压整流器。试验电路如图1所示，输出端接300μH电感，3 300μF电容，负载选用恒流模式。图3a为a相115 V输入电压及超前、滞后电压，超前滞后角度接近理论计算值37°；图3b为额定功率下a相输入电压、电流；由图3c可见，THD随负载增加而减小，在10％额定负载至满载范围内，THD从8．6％减小到4．9％；由图3d可见，λ大于0．995，效率大于98．1％。